最大泡压法测定乙醇水溶液的表面张力

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1、新乡医学院物理化学实验课教案首页授课教师姓名职称：一、实验名称最大泡压法测定乙醇水溶液的表面张力二、授课对象药学专业授课形式实验三、教学目标1.用气泡最大压力法测定乙醇的表面张力，并计算溶液在某一浓度时的表面吸附量Г。2.熟悉数字压力计的使用方法。四、教学内容1.几个基本概念。2.实验的具体步骤及数据的处理。五、教学安排与课时分配讲解40min实验120min六、授课重点实验的具体步骤及数据的处理。七、注意事项1.测定溶液表面张力时，要使毛细管端刚好与液面相接触。2.注意实验仪器的清洁。八、授课方法讲授原理加实验辅导九、使用教材《物理化学实验指导》基础医学院化学教研室十、教

2、研室审查意见主任签字新乡医学院化学教研室年月日最大泡压法测定乙醇水溶液的表面张力一、实验目的1．用气泡最大压力法测定乙醇的表面张力，并计算溶液在某一浓度时的表面吸附量Г。2．熟悉数字压力计的使用方法。二、实验原理1．在指定的温度下，纯液体的表面张力是一定的，一旦在液体中加入溶质成溶液时情况就不同了，溶液的表面张力不仅与温度有关，而且也与溶质的种类，溶液浓度有关。这是由于溶液中部分溶质分子进入到溶液表面，是表面层分子组成发生了改变，分子间引力起了变化，因此表面张力也随着改变，根据实验结果，加入溶质以后在表面张力发生改变的同时还发生溶液表面层的浓度与内部浓度有所差别，有些溶液表

3、面层浓度大于溶液内部浓度，有些恰恰相反，这种现象称为溶液的表面吸附作用。按吉布斯吸附等温式：(1)式中：Г-代表溶质在单位面积表面层中的吸附量(mol·m-2)c-代表平衡时溶液浓度(mol·L-1)R1-气体常数(8.314J·mol－1·K－1)T-吸附时的温度(K)。从(12-1)式可看出，在一定温度时，溶液表面吸附，与平衡时溶液浓度C和表面张力随浓度变化率成正比关系。当＜0时，Г＞0表示溶液表面张力随浓度增加而降低，则溶液表面发生正吸附，此时溶液表面层浓度大于溶液内部浓度。当＞0时，Г＜0表示溶液表面张力随浓度增加而增加，则溶液表面发生负吸附，此时溶液表面层浓度小于

4、溶液内部浓度。我们把能产生显著正吸附的物质(即能显著降级溶液表面张力的物质)，称为表面活性物质。本实验用表面活性物质乙醇配制成一系列不同浓度的水溶液，分别测定这些溶液的表面张力σ，然后以σ对lnC作图得一曲线，求曲线上某一点的斜率可计算相当于该点浓度时溶液的表面吸附量。2．本实验测定各溶液的表面张力采用气泡最大压力法，此法原理是当毛细管与液面接触时，往毛细管内加压(或在溶液体系减压)则可以在液面的毛细管出口处形成气泡。如果毛细管半径很小，则形成的气泡基本上呈球形。而气泡在形成过程中是在变化的。当开始形成气泡时，表面几乎是平的，即这时的曲率半径最大，随着气泡的形成，曲率半径逐

5、渐变小，直到形成半球形，这时曲率半径R与毛细管半径r相等，曲率半径大最小值。此时附加压力为产生气泡的最大压力。此时：(2)其中：△P——为最大压力；r——为毛细管半径(此时等于气泡的曲率半径R)；σ——为表面张力。按(2)式得：(3)其中K在一定温度下仅与毛细管半径r有关，称毛细管仪器常数，此常数可从已知表面张力的表面物质测得。三、仪器和药品仪器：DP—A精密数字压力计DP—AW表面张力组合实验装置SWQ智能数字恒温控制器水浴恒温槽一套吸管6只烧杯（100ml）6个吸量管（10ml）量筒（50ml）玻璃棒阿贝折光仪擦镜纸药品：乙醇（AR）丙酮蒸馏水四、实验步骤1．用称重法粗

6、略配制5%10%15%20%25%30%35%40%的乙醇水溶液待用。2．实验前将毛细管和试管用洗液洗净，按图装好全套装置，将温度调至30℃3．在大试管中盛入水，放入毛细管，使毛细管管口刚好与液面相接触，放入恒温水浴中恒温10分钟，缓慢打开水活塞，使气泡从毛细管端尽可能慢慢地放出(每分钟8～12个气泡)，待气泡均匀稳定的放出时，读取压差计上的最大数值△P，读三次，取平均值，计算毛细管常数K。3．按上述方法将乙醇水溶液依浓度从小到大的次序分别测定各粗略浓度乙醇的最大压力差。每次测量前必须用少量被测液洗涤支管试管和毛细管，确保毛细管内外溶液的浓度一致。4．用阿贝折光仪测定个已知

7、浓度溶液的折光率。作出浓度~折光率的工作曲线。然后测定待测样品的折光率，并从工作曲线上找出其相应的浓度值。5．实验完毕，洗净玻璃仪器，关掉电源。五、数据处理与记录1．毛细管常数的测定实验温度：△P水的表面张力(N·m－1)仪器常数K1、2、3平均由(3)式计算毛细管仪器常数K，并将K值填入表中。2．溶液表面吸附量Г的测定：溶液浓度C(mol·L-1)lgc最大压差△P表面张力σ(N·m－1)由(3)式计算不同浓度溶液的表面张力σ，并把相应的△P值填入表中(溶液浓度在试剂瓶标签上)，以σ对lgc作图得一曲线。计算溶液